Akustisk design. med vægakustiske løsninger

Transkript

1 Akustisk design med vægakustiske løsninger

2 Introduktion Et nedhængt loft er langt den mest almindelige akustiske behandling af et rum. I de fleste tilfælde er denne løsning også tilstrækkelig til at skabe et godt akustisk miljø. Der kan dog forekomme situationer, hvor et nedhængt loft alene ikke er nok til at imødekomme de akustiske krav. Dette kan skyldes forskellige årsager, - f.eks: Teknisk hvis f.eks. rumtemperaturen reguleres via en betonplade (termisk aktiverede byggesystemer, TABS), vil det ikke være muligt at benytte et heldækkende nedhængt loft, da dette har indflydelse på betonpladens effektivitet. I dette tilfælde kan det være nødvendigt at tilføre vægpaneler for at imødekomme de akustiske krav. Æstetisk hvis f.eks. loftet har vigtige arkitektoniske detaljer, som ikke må skjules, kunne løsningen være lydabsorberende vægpaneler til at sikre gode akustiske forhold. Akustisk i lokaler, hvor der er behov for en højere akustisk præstation på grund af specielle aktiviteter, vil både lydabsorberende vægpaneler og et heldækkende nedhængt loft ofte være nødvendigt for at imødekomme de akustiske krav. Eksempel: Undervisningslokaler: Der er en højere grad af akustiske krav, når der genereres mere støj på grund af undervisningsformen (som f.eks. undervisning i grupper), eleverne er yngre eller ved tilstedeværelsen af hørehæmmede børn. Kontorlandskaber: For at forebygge lydforplantning over lange afstande Industrielle områder samt sportshaller: I områder med højt til loftet vil tilførelsen af lydabsorberende vægpaneler have en positiv effekt på efterklangstiden, lydstyrken samt taleforståeligheden Sundhedsplejelokaler: For at skabe et roligt og stressfrit miljø, til gavn for patienters helbredelse og personalets velbefindende, er den akustiske præstation en vigtig faktor.

3 Room Acoustic Comfort Room Acoustic Comfort (RAC) er et koncept udviklet af Ecophon. Det er en tilgang til design af rumakustik med det formål at optimere resultatet af de aktiviteter, som udføres af mennesker i et rum. Den menneskelige opfattelse af lyd, rummets fysiske egenskaber og den aktivitet, som rummet er tiltænkt, er alle faktorer som påvirker, hvordan vi bedømmer rummets akustiske kvalitet, samt hvordan rummet egner sig til den planlagte aktivitet. Samspillet mellem disse faktorer skal tages med i betragtning i den akustiske designproces. Derfor er adskillige akustiske kriterier nødvendige for en relevant karakterisering af rumakustikforholdene. Disse kriterier reflekterer forskellige akustikegenskaber af lydfeltet i et rum. For almindelige rum er der mindst 4 egenskaber, som er vigtige: Auditiv styrke / høremæssig styrke Taleklarhed Lydforplantning (rumlige henfald) Efterklang Egenskaberne og de tilsvarende kriterier vises i tabel 1. Afhængig af rummets fysiske egenskaber og den planlagte aktivitet vil nogle af kriterierne være vigtigere end andre. For eksempel, - i et rum hvor forståelsen af det talte ord er afgørende, er kriterier relateret til taleklarhed mest vigtige, mens det i rum med støjende aktiviteter er kriterier for støjreduktion som lydstyrke, der er mest vigtige. Tabel 1. Rumakustiske parametre Akustikkvalitet Akustikkriterie (parameter) Enhed Definition Auditiv styrke Lydstyrke, G db ISO Taleklarhed* Taleklarhed, C 50 db ISO Lydforplantning (rumlige henfald) DL 2, DL f db ISO Efterklang Efterklangstid T 20 s ISO * Taleklarhed kan også udtrykkes som en procentsats. Målingen kaldes så Definition eller Deutlichkeit og indikeres med et D. Definition forholder sig til taleklarhed som D=1/( C 50 /10 ) RAC TM konceptet understøtter forskellige faser i et byggeprojekt og kan benyttes til at forstå, hvordan mennesker påvirkes af lydmiljøet, til at specificere de relevante rumakustik deskriptorer og vælge den rigtige akustikløsning for hver rumtype. For yderligere information se venligst afsnittet om RAC på

4 Figur 1. Room Acoustic Comfort, akustisk tilgang til design, som tager hensyn til samspil mellem mennesker, aktiviteten og rummet. Lydfelter i rum med nedhængt akustikloft Hvis en lydkilde som f.eks. en højttaler konstant udsender støj i et rum, bliver lydfeltet ganske diffust efter kort tid, også selvom der er et nedhængt loft i rummet. I forenklet form betyder et diffust lydfelt, at lydbølger spreder sig i alle retninger med lige stor sandsynlighed og intensitet. Når lydtryksniveauet i et rum stabiliseres, og et konstant niveau opnås, skabes en rolig tilstand. På dette stadie bestemmes lydtryksniveauet af den totale absorption i rummet. Normalt vil det nedhængte loft være den største absorberende overflade i rummet, og loftets bidrag til den totale absorption skal findes ved at gange loftområdet med absorptionskoefficienterne. Den rolige tilstand er illustreret i figur 2. Efterklangstiden findes ved at lukke af for lydkilden og måle hvor lang tid det tager for lydtryksniveauet at nå ned på 60 db. Efterhånden som lydenergien falder, vil det diffuse lydfelt ikke blive opretholdt. Under henfaldstiden vil de lydbølger, som rammer den mest absorberende overflade i dette tilfælde loftet forsvinde først, mens de lydbølger, som rammer hårde overflader, der reflekterer lyd i dette tilfælde de omgivende vægge vil vare ved i længere tid. Faktisk vil efterklangstiden i mange rum med nedhængte lofter i høj grad være bestemt af disse vedvarende lydbølger, som spredes næsten parallelt med loftet. Disse bølger benævnes undertiden strejfende bølger, da de rammer loftet i en meget strejfende indgangsvinkel. Ved at øge antallet af møbler og lydspredningsobjekter i rummet bliver lydfeltet mere diffust under henfaldstiden. Dette indebærer også at efterklangstiden i rum med nedhængte lofter er meget afhængig af møbler og andet udstyr i rummene. Det strejfende lydfelt er illustreret i figur 3. Fig. 2. Lydfelt i en rolig tilstand i et rum med nedhængt loft og lydspredningsobjekter. Fig. 3. Lydfelt under henfaldstiden i et rum med nedhængt loft.

5 Et resumé af ovenstående diskussion: Lydtryksniveauer i rum med nedhængte lofter, på grund af igangværende støjkilder, bestemmes ved den totale absorption i rummet. Efterklangstiden afhænger ikke kun af loftets absorption men også i høj grad af de omgivende vægges absorption samt antallet af møbler. Vægpanelers effekt på rumakustikparametre I tilfælde, hvor områder med vægpaneler kun udgør en lille del af den totale absorption, vil den akustiske effekt af vægpanelerne være en øget taleklarhed og en reducering af efterklangstiden, mens den kun har en lille effekt på lydniveauet. Dette er normalt tilfældet med et højtabsorberende nedhængt loft. Vægpaneler er en effektiv løsning for at undgå forstyrrende ekkoer som f.eks mellem parallel-reflekterende vægge (flutterekko) eller for at mindske refleksioner fra fjerne vægge, så som endevæggen i et auditorium, der kan forstyrre tale. Generelt er det bedst at placere vægpanelerne så tæt på lydkilderne som muligt. I klasseværelser anbefales det imidlertid at holde en afstand på ca. 1 meter mellem vægpanelet og den studerendes hoved. Hvis man sidder for tæt på et vægpanel, kan lydmiljøet skabe en følelse af ubalance. I rum med højt til loftet som f.eks. sportshaller og industrielle steder, er vægpaneler et effektivt supplement til nedhængte lofter. Panelerne skal helst placeres så tæt på lydkilderne som muligt, men for at undgå utilsigtet mekanisk påvirkning anbefales det, at de placeres med en vis afstand over gulvet. Som et første valg skal vægpanelerne monteres på to tilstødende vægge. Vægpanelerne vil bidrage med højere taleforståelighed og en mindre efterklangstid. Hvis området med vægpaneler er af samme størrelsesorden som det nedhængte loft, vil vægpanelerne også bidrage betydeligt til at sænke lydniveauet. Anbefalet område af vægpaneler I undervisningslokaler er det mest effektivt med et vægpanelområde på omkring % af gulvarealet, afhængig af om de akustiske krav forlanger en eller to vægge behandlet med vægpaneler. I kontorlandskaber vil vægpaneler, placeret langs med arbejdspladser i samme højde som en siddende person, hjælpe med til at forebygge lydforplantning over længere afstande og skabe et roligere miljø. I mindre lokaler, som en spisestue eller et mødelokale, vil selv et mindre område med vægpaneler på omkring 8-13 % af gulvarealet medvirke til en væsentlig stigning i taleklarheden og reducere efterklangstiden. I sportshaller og på industrielle steder anbefales det at bruge så meget som overhovedet muligt af det ledige vægareal, idet hovedformålet generelt er at reducere lydniveauerne.

6 Byggestudier Spise/mødelokale på et hospital i Landskrona, Sverige Lokalet benyttes som spise- og mødelokale for personalet på den medicinske skadestue på Landskrona Hospital. Rummet har en volumen på 69 m 3 med et gulvareal på 25 m 2. Både loft og vægge består af gipsplader uden nogen form for akustisk behandling. Figur 4 viser lokalet inden renovering. Figur 4. Spise- og mødelokale på Landskrona Hospital inden renovering Personalet klagede over de akustiske forhold, og nogle af deres kommentarer vises nedenfor: Der er meget ekko Hvis man sidder i midten af lokalet, er det umuligt at deltage i en samtale Jeg holder kun korte pauser og undgår at spise frokost sammen med andre Nogle gange må man bede folk om at gentage det, de lige sagde Der er en utrolig larm, som gør det umuligt at tale med personen ved siden af, når der er mange mennesker Jeg for lader lokalet så hurtigt som muligt Lokalet fik en akustisk renovering. Loftet blev dækket med en 40 mm porøs absorbent (Ecophon Master B) monteret direkte på gipspladerne. På en af sidevæggene blev der monteret et 40 mm tykt vægpanel (Ecophon Wall Panel C/Texona). Størrelsen på vægpanelet var 2700 x 1200 mm. Vægpanelområdet svarer til 13 % af gulvarealet. Figur 5 og 6 viser lokalet, som det så ud efter renoveringen.

7 Figur 5. Loftabsorbent: Ecophon Master B Figur 6. Vægpanel: Ecophon Wall Panel C/Texona Den praktiske absorptionscoefficient for Ecophon Master B loftabsorbent og Ecophon Wall Panel C/Texona er identiske. Absorptionsgrafen vises i figur 7. 1,2 1 Practical sound absorption coefficient 0,8 0,6 0,4 0, Frequency Hz Figur 7. Praktiske lydabsorptionscoefficient for absorbenter brugt i lokalet på Landskrona Hospital. Målingerne af rumakustikken blev foretaget i tre trin: 1. Før akustikbehandling 2. I rummet med kun loftbehandling 3. På loftbehandling i kombination med vægpanelet På denne måde kunne effekten af loftabsorbenten og vægpanelet vurderes hver for sig. Resultatet kan ses i tabel 2.

8 Tabel 2. Resultat af målinger på Landskrona Hospital Parameter Før akustisk renovering Gennemsnitlig 500 og 1000 Hz Kun akustikloft Gennemsnitlig 500 og 1000 Hz Akustikloft og vægpanel Gennemsnitlig 500 og 1000 Hz T20 [s] L [db]* C50 [db] D [%] RASTI ** * * L viser reduktionen af lydniveauer i lokalet sammenlignet med det ubehandlede lokale. **Room Acoustic Speech Transmission Index ifølge IEC Kommentarer til resultatet: Loftabsorbenter reducerer efterklangstiden og lydniveauer dramatisk samt øger taleklarheden. At tilføre et vægpanel vil yderligere reducere efterklangstiden og øge taleklarheden men vil ikke reducere lydniveauet yderligere i rummet. Årsagen til dette er, at reduktionen af lydniveauer i rummet primært forholder sig til rummets totale absorption. I dette tilfælde, hvor vægpanelet kun udgør en lille del af den totale absorption (vægpanelet udgør kun 13 % af gulvarealet) har det ingen indflydelse på lydniveauet. Efterklangstid og taleklarhed er mere afhængige af placeringen af lydabsorbenterne. Disse parametre er påvirket af det laterale lydfelt, det vil sige, at lydbølgerne rammer væggene. Disse lydbølger påvirkes af vægpanelerne, og derfor vil efterklangstiden falde og taleklarheden stige. Nogle kommentarer fra personalet efter renoveringen følger her: Meget mere afdæmpet miljø. Jeg følger mig mere afslappet i lokalet Det er blevet lettere at tale med hinanden Der er mindre støj, når der er mange mennesker samlet i lokalet Der er mindre ekko i lokalet Mange mennesker kan tale samtidig i forskellige dele af lokalet uden problem En fødevarefabrik i Landskrona, Sverige Det næste byggestudie er fødevareproducenten Oatly s fabrik i Landskrona. Fabriksbygningen er ikke behandlet akustisk og opfattes af personalet som værende et støjfyldt arbejdsmiljø. Årsagen til støjen er den mekaniske produktionslinje. For at reducere de samlede støjniveauer i industribygningen blev det besluttet at montere et heldækkende nedhængt loft i kombination med vægpaneler på de tilgængelige dele af væggene. Loftabsorbenten var Hygiene Performance 20 mm og vægabsorbenten Hygiene Performance 40 mm. Loftområdet var på 250 m2 og det vægområde, der blev dækket med vægpaneler, var på ca. 150 m2. Vægpanelerne blev monteret delvis på 3 vægge. Den akustiske behandling vises i figur 8.

9 Fig. 8. Akustikbehandling af loft og vægge på Oatly s fabrik Vægpaneler blev også monteret så tæt på støjkilden som muligt, for at reducere støjniveauet på specielt udsatte steder. Et sådant sted var korridoren mellem maskineriet og væg som vist i fig. 9. Panelerne blev monteret i hovedhøjde. Fig. 9. Hygiene Advance Protection C3 på væggen tættest på maskineriet.

10 Resultatet af rumakustikmålingerne præsenteres i tabel 3. Tabel 3. Måleresultater før og efter renoveringen af Oatly Værdierne henviser til et gennemsnit for oktavbånd 500 og 1000 Hz Før renovering Efter renovering T20 [s] L [db] - 5 C 50 [db] D [%] RASTI * * L er reduktionen af lydniveauet i rummet sammenlignet med et ubehandlet rum. **Room Acoustic Speech Transmission Index i henhold til IEC Kommentarer til resultatet: Efter behandling er det samlede støjniveau på fabrikken nedbragt med 5 db. En diffus feltberegning viser, at vægpanelerne bidrager med 2 db. Før behandling var støjniveauet oppe i nærheden af 81 til 84 db(a). Efter behandling er støjniveauet nedbragt til under 80 db(a). Støjniveauet tættest på maskineriet er stadig over 80 db på grund af det dominerende direkte felt, som ikke påvirkes af akustikbehandling. Efterklangstiden er nedbragt og taleklarheden forøget, hvilket indikerer en væsentlig forbedring af muligheden for at høre tale i fabrikken. Her følger nogle kommentarer fra personalet efter renoveringen: Det er lettere at høre, hvad der bliver sagt Lettere at høre, hvor lyden kommer fra Det er rart ikke at skulle bruge høreværn Jeg er ikke så træt, når jeg kommer hjem, og jeg sover bedre

11 Ecophon kan dateres tilbage til 1958, da de første lydabsorbenter af glasuld blev produceret i Sverige for at forbedre det akustiske arbejdsmiljø. I dag er virksomheden en global leverandør af akustiksystemer, der bidrager til god rumakustik og et sundt indeklima med fokus på kontorer, undervisnings-, sundhedspleje- og produktionsfaciliteter. Ecophon er en del af Saint-Gobain gruppen og har salgsselskaber og forhandlere i mange lande. Ecophon drives af en vision om at opnå globalt lederskab inden for akustiklofter og vægabsorbenter ved at levere højere værdi til slutbrugerne. Ecophon opretholder en løbende dialog med kommuner, arbejdsmiljøorganisationer og forskningsinstitutter og er involveret i formuleringen af nationale standarder inden for rumakustik. Her bidrager Ecophon til et bedre arbejdsmiljø, hvor mennesker arbejder og kommunikerer.